大跨度連續(xù)箱梁掛籃施工力學(xué)分析

李穎

（哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150081）

對于懸臂施工的連續(xù)箱梁橋，其后一塊件是通過預(yù)應(yīng)力筋與混凝土與前一塊件相接而成，因此，每一施工階段都是密切相關(guān)的。分析各施工階段及成橋結(jié)構(gòu)的外形和受力特性變得必不可少。

為了使結(jié)構(gòu)在最終成橋狀態(tài)時達(dá)到設(shè)計要求的各項性能指標(biāo)，確定各施工階段結(jié)構(gòu)的線形是橋梁懸臂施工中最重要的任務(wù)之一，而決定上部結(jié)構(gòu)每一待澆塊件的預(yù)拱度尤其重要。因為：（1）合攏前，一個單跨的兩個懸臂端部應(yīng)該盡可能在同一水平上和同一中軸線上；（2）橋梁在施工和營運狀態(tài)下，上部結(jié)構(gòu)的標(biāo)高頻繁發(fā)生上撓或下?lián)希虼耍谏喜拷Y(jié)構(gòu)各個截面的施工中應(yīng)該預(yù)留容許偏差，以期保證在“無限長時間”（約15～20年）以后結(jié)構(gòu)能夠保證在設(shè)計所規(guī)定的標(biāo)高范圍內(nèi)。在大橋的施工中，可從前進(jìn)分析、倒退分析、實時跟蹤分析三方面入手，相互結(jié)合，實現(xiàn)成橋結(jié)構(gòu)在線形、內(nèi)力各方面滿足設(shè)計要求的目標(biāo)。本文采用數(shù)值計算的方法對大跨度連續(xù)箱梁掛籃施工進(jìn)行了分析。

1 工程概況

某鐵路客運專線某立交特大橋，主橋為60m+4×100m+60m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路連續(xù)梁橋（雙線）。設(shè)計時速為350km/h。連續(xù)梁全長521.57m（含兩側(cè)梁端至邊支座中心各0.75m）。采用無碴軌道。梁頂面寬12.0m，橋梁建筑總寬度12.28m；防護(hù)墻內(nèi)側(cè)凈寬8.8m，橋上人行道鋼欄桿內(nèi)側(cè)凈寬11.9m。

箱梁橫截面為單箱單室、變高度、變截面、直腹板結(jié)構(gòu)。邊跨直線段和跨中處梁截面高為4.85m，中支點梁截面高為7.85m，梁底下緣按二次拋物線變化，頂板厚度除梁端附近外均為0.4～0.45m，局部加厚。全橋共設(shè)5道橫隔梁，分別設(shè)于中支點和中跨跨中。

全橋共分87個梁段，0號塊梁段長14m，合攏段長2.0m，邊跨直線段長9.75m，一般梁段長2.0m～3.5m。大橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁總體布置如圖1所示。

表1 恒載（一恒+二恒）作用下豎向支反力對比匯總表（kN）

2 計算模型

2.1 計算參數(shù)的選取

混凝土參數(shù)：C55混凝土容重為26.5kN/m3，彈性模量為 35500Mpa，混凝土平均加載齡期7天。預(yù)應(yīng)力鋼筋參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk＝1860MPa，錨下張拉控制應(yīng)力采用設(shè)計圖紙?zhí)峁┑臄?shù)值，預(yù)應(yīng)力筋彈性模量E＝195GPa。預(yù)應(yīng)力損失參數(shù)：管道摩阻系數(shù)為 μ=0.23，局部偏差系數(shù) k=0.0025，松弛率為2.5%，錨具變形及鋼筋回縮值（一端）取6mm。荷載：二期恒載為151.3kN/m（曲線有聲屏障）。

2.2 建立施工階段計算模型

為了達(dá)到施工控制的目標(biāo)，必須首先通過計算確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每個階段在受力和變形的理想狀態(tài)，據(jù)此控制施工中每個階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終成橋線形和受力狀態(tài)滿足設(shè)計要求。

根據(jù)設(shè)計資料和施工方法將主橋主梁分為226個單元，60個施工工序，成橋后的半橋有限元模型如圖2。在施工控制過程中，計算橋梁施工的控制參數(shù)，同時對計算結(jié)果與實測結(jié)果進(jìn)行比對，施工過程中對各個基本參數(shù)進(jìn)行識別，并不斷調(diào)整，以期達(dá)到最優(yōu)效果。

3 計算結(jié)果

豎向支反力匯總見表1；主梁各施工階段的累計撓度、靜活載撓度、施工預(yù)拱度及主梁各施工階段的線形見圖3～6。

結(jié)語

4.1 本文計算得到的恒載作用下豎向支座反力與設(shè)計院提供的豎向支座反力相差不大，能夠為類似工程計算提供參考。

4.2 本文計算得到的最大靜活載撓度為42.11mm，為跨度的1/2375，滿足相應(yīng)規(guī)范要求，為相關(guān)設(shè)計提供較重要的參考依據(jù)。

4.3 系梁立模標(biāo)高=設(shè)計標(biāo)高+預(yù)拱度+掛籃變形，預(yù)拱度=1/2靜活載產(chǎn)生的撓度值加上成橋并考慮10年徐變后的撓度值取負(fù)值。

4.4 合攏成橋狀態(tài)下主梁線形順暢，結(jié)構(gòu)受力符合設(shè)計要求，主梁結(jié)構(gòu)安全可靠。

[1]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]中華人民共和國鐵道部.高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè)[2010]241號）[S].北京：中國鐵道出版社，2010.